微结构优化与GO耦合大幅提高(BiO)2CO3可见光化性能

摘要：

以柠檬酸铋、无水碳酸钠和氧化石墨烯(GO)为原料,采用一步水热法合成(BiO)2CO3与GO复合的新型三维(3D)分级结构光催化剂(BOC-GO).通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱、表面积测定、紫外可见漫反射光谱和荧光光谱对样品进行表征分析.结果表明,(BiO)2CO3微球分散在GO薄膜上,形成了新颖的3D分级结构.这种特殊的新结构作为光催化剂,在可见光照射下对ppb级NO(1ppb=1 μg/m3)表现出了大幅增强的可见光催化活性和良好的光化学稳定性,远高于(BiO)2CO3以及其他可见光催化剂.BOC-GO优异的活性可归因于3D分级结构与GO的耦合.一方面(BiO)2CO3微球特殊的3D分层结构,既能诱导入射光产生多次的散射和反射效应,增加对可见光的捕获利用,也能促进光催化过程中反应物和中间产物的快速转移和运输,为催化剂提供更多的活性位点;另一方面归因于GO自身优越的电子迁移能力,能够将(BiO)2CO3的导带电子迅速转移和运输,从而促进(BiO)2CO3上电子-空穴对的有效分离.将光催化剂自身微结构优化与GO耦合是一种大幅提高可见光催化性能的新方法.

关键词：水热法、(BiO)2CO3、石墨烯、3D分级结构、可见光催化、电子-空穴分离

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资助基金：国家自然科学基金51478070,51108487和重庆工商大学研究生创新项目yjscxx2014-052-28资助

在线出版日期：2015-08-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1915-1923